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使用NORA-W256WS和STM32G071RB轻松收集、存储和分析各种应用数据

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IoT ExpressLink 3 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

IoT ExpressLink 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

通过 IoT ExpressLink,您可以释放项目的潜力,无缝连接到云端。无需专业知识——我们已经为您提供了全面的安全保障!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

IoT ExpressLink 3 Click 基于 u-blox 的 NORA-W256WS,这是一个独立的多无线电模块。其核心是 ESP32-S3,一款用于无线通信的射频模块,以及来自 Esspressif 的双核 MCU。这个强大的 32 位微控制器拥有 512KB 的 RAM 和 8192KB 的闪存。它具有主机软件 OTA、模块固件 OTA、安全启动、端到端安全(TLS)、MQTT、无状态 AT 命令、WPA/WPA2/WPA3 等功能。预先烧录的 AWS IoT ExpressLink 软件提供即插即用的亚马逊 

Web 服务 (AWS) 连接,您可以利用 AWS 提供的便捷云访问应用程序和所有其他服务。NORA-W256WS 模块带有一个印刷天线,可为两种无线电服务,但一次只能使用一种。模块还配有一个 RGB LED,可视化系统状态。IoT ExpressLink 3 Click 使用标准的 2 线 UART 接口与主 MCU 通信,常用的 UART RX 和 TX 引脚以 115200bps 的波特率工作。ExpressLink 事件可以通过 EVT 引脚进行监控。模块进入待机状态并停止 Wi-Fi,直

到唤醒 WK 引脚被断言。切换此引脚时,模块处于深度睡眠模式下可以进入活动唤醒模式。模块可以通过 RST 引脚复位(重启)。您也可以通过 RESET 按钮重置模块。此外,还可以通过 RSN 引脚重置 ExpressLink。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压水平转换。此外,这款 Click board™ 配备了包含易于使用功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

IoT ExpressLink 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Reset Nora Module
PC0
AN
Device Enable / ID SEL
PC12
RST
Chip Select / ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Module Wake Up
PC8
PWM
Event Interrupt
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

IoT ExpressLink 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

该库包含 IoT ExpressLink 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • iotexpresslink3_reset_device - 此功能通过切换 RST 引脚状态来重置设备。

  • iotexpresslink3_send_cmd - 此功能通过使用 UART 串行接口发送命令字符串。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief IoT ExpressLink 3 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of IoT ExpressLink 3 Click board by bridging the USB UART
 * to mikroBUS UART which allows the Click board to establish a connection with
 * the IoT ExpressLink over the Quick Connect demo application without an AWS account.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, resets the Click board to factory default settings, reads
 * and displays the vendor model and thing name on the USB UART, sets the WiFi credentials,
 * and attempts to connect to the AWS Cloud. If the initial attempt fails and the error
 * message "Failed to access network" or "Failed to login AWS (MQTT) broker" appears,
 * check the WiFi credentials and try running the example again.
 *
 * ## Application Task
 * All data received from the USB UART will be forwarded to mikroBUS UART, and vice versa.
 * At this point you should disconnect from the UART terminal and run the Quick Connect
 * demo application.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void iotexpresslink3_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t iotexpresslink3_process ( iotexpresslink3_t *ctx )
 * - static err_t iotexpresslink3_read_response ( iotexpresslink3_t *ctx )
 *
 * @note
 * To run the demo, follow the below steps:
 * 1. If you opened a terminal application in the previous step, be sure to disconnect that
 *    application from the serial port. 
 * 2. Download the Quick Connect executable: 
 *    Mac: https://quickconnectexpresslinkutility.s3.us-west-2.amazonaws.com/QuickConnect_v1.9_macos.x64.tar.gz
 *    Windows: https://quickconnectexpresslinkutility.s3.us-west-2.amazonaws.com/QuickConnect_v1.9_windows.x64.zip
 *    Linux: https://quickconnectexpresslinkutility.s3.us-west-2.amazonaws.com/QuickConnect_v1.9_linux.x64.tar.gz
 * 3. Unzip the package, and follow the steps from the README file.
 * 
 * The demo will connect to IoT ExpressLink and give you an URL that you can use to visualize data
 * flowing from the device to the cloud using AT+SEND commands. The demo will run for up
 * to two minutes, and afterwards, you will be able to type AT+SEND commands yourself and
 * see the data coming in on the visualizer.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "iotexpresslink3.h"

// Enter valid WiFi credentials below
#define WIFI_SSID               "MikroE Public"     // WiFi SSID
#define WIFI_PASS               "mikroe.guest"      // WiFi Password

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE         500
#define PROCESS_BUFFER_SIZE     200

static iotexpresslink3_t iotexpresslink3;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief IoT ExpressLink 3 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void iotexpresslink3_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief IoT ExpressLink 3 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #iotexpresslink3_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t iotexpresslink3_process ( iotexpresslink3_t *ctx );

/**
 * @brief IoT ExpressLink read response function.
 * @details This function waits for a response message, reads and displays it on the USB UART.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #iotexpresslink_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - OK response.
 *         @li @c -2 - Timeout error.
 *         @li @c -3 - Command error.
 *         @li @c -4 - Unknown error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t iotexpresslink3_read_response ( iotexpresslink3_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    iotexpresslink3_cfg_t iotexpresslink3_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    iotexpresslink3_cfg_setup( &iotexpresslink3_cfg );
    IOTEXPRESSLINK3_MAP_MIKROBUS( iotexpresslink3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == iotexpresslink3_init( &iotexpresslink3, &iotexpresslink3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, "Reset device\r\n\n" );
    iotexpresslink3_reset_device ( &iotexpresslink3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "Factory reset\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_FACTORY_RESET );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "Vendor model\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_CONF_CHECK );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SEPARATOR );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CONF_KEY_ABOUT );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    
    log_printf( &logger, "Thing name\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_CONF_CHECK );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SEPARATOR );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CONF_KEY_THING_NAME );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    
    log_printf( &logger, "WiFi SSID\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_CONF );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SEPARATOR );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CONF_KEY_SSID );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SIGN_EQUAL );
    strcat ( app_buf, WIFI_SSID );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    
    log_printf( &logger, "WiFi Password\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_CONF );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SEPARATOR );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CONF_KEY_PASSPHRASE );
    strcat ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_SIGN_EQUAL );
    strcat ( app_buf, WIFI_PASS );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    
    log_printf( &logger, "Try to connect\r\n" );
    strcpy ( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_CMD_CONNECT );
    iotexpresslink3_send_cmd ( &iotexpresslink3, app_buf );
    iotexpresslink3_read_response ( &iotexpresslink3 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    
    log_printf( &logger, "Now close the UART terminal and switch to the QuickConnect app\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    uart_set_blocking( &logger.uart, false );
}

void application_task ( void ) 
{
    app_buf_len = uart_read( &logger.uart, app_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( app_buf_len > 0 ) 
    {
        uart_write ( &iotexpresslink3.uart, app_buf, app_buf_len );
        iotexpresslink3_clear_app_buf( );
    }
    app_buf_len = uart_read( &iotexpresslink3.uart, app_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( app_buf_len > 0 ) 
    {
        uart_write ( &logger.uart, app_buf, app_buf_len );
        iotexpresslink3_clear_app_buf( );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void iotexpresslink3_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, APP_BUFFER_SIZE );
    app_buf_len = 0;
}

static void iotexpresslink3_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t iotexpresslink3_process ( iotexpresslink3_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = iotexpresslink3_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return IOTEXPRESSLINK3_OK;
    }
    return IOTEXPRESSLINK3_ERROR;
}


static err_t iotexpresslink3_read_response ( iotexpresslink3_t *ctx ) 
{
    uint32_t timeout_cnt = 0;
    uint32_t timeout = 30000;
    iotexpresslink3_clear_app_buf ( );
    iotexpresslink3_process( ctx );
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_RSP_OK ) ) &&
            ( 0 == strstr( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_RSP_ERR ) ) )
    {
        iotexpresslink3_process( ctx );
        if ( timeout_cnt++ > timeout )
        {
            iotexpresslink3_clear_app_buf( );
            return IOTEXPRESSLINK3_ERROR_TIMEOUT;
        }
        Delay_ms ( 1 );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    iotexpresslink3_process( ctx );
    if ( app_buf_len > 0 ) 
    {
        log_printf( &logger, "%s\r\n", app_buf );
    }
    if ( strstr( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_RSP_OK ) )
    {
        iotexpresslink3_clear_app_buf( );
        return IOTEXPRESSLINK3_OK;
    }
    else if ( strstr( app_buf, IOTEXPRESSLINK3_RSP_ERR ) )
    {
        iotexpresslink3_clear_app_buf( );
        return IOTEXPRESSLINK3_ERROR_CMD;
    }
    iotexpresslink3_clear_app_buf( );
    return IOTEXPRESSLINK3_ERROR_UNKNOWN;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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